[發明專利]基于自由空間光通信的相干跟蹤系統及補償方法

在審

• 申請號: 201810998215.5
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109274432A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 王蕊;曹長慶;曾曉東;吳曉鵬;馮喆珺;閆旭;王顯;寧金娜
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61;H04B10/11
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.基于自由空間光通信的相干跟蹤系統，其特征在于，包括：光路單元(1)、探測單元(2)和接收前端電路單元(3)；

所述光路單元(1)將待測信號光分成兩路正交本振光和正交信號光；

所述探測單元(2)將兩路所述正交本振光和所述正交信號光轉換為四路電信號；

所述接收前端電路單元(3)對接收的四路所述電信號進行分析，計算出偏移誤差并將所述偏移誤差反饋至光路單元，直至X方向輸出的電流I_X和Y方向輸出的電流I_Y相等。

2.根據權利要求1所述的基于自由空間光通信的相干跟蹤系統，其特征在于，所述光路單元(1)包括激光器(11)、快速反射鏡(12)、慢速反射鏡(13)和分光鏡(14)；

所述激光器(11)發射與所述待測信號光頻率相同且相位穩定的本振光；

所述快速反射鏡(12)和所述慢速反射鏡(13)對所述待測信號光進行準直；

所述分光鏡(14)將所述本振光與準直后的信號光相干后，生成兩路所述正交本振光和所述正交信號光。

3.根據權利要求2所述的基于自由空間光通信的相干跟蹤系統，其特征在于，所述探測單元(2)包括兩個二元探測器(21)，兩個所述二元探測器(21)的溝道正交；兩個所述二元探測器(21)將兩路所述正交本振光和所述正交信號光轉換為四路所述電信號。

4.根據權利要求3所述的基于自由空間光通信的相干跟蹤系統，其特征在于，所述接收前端電路單元(3)包括控制電路(31)、放大器(32)、加法運算電路(33)和減法運算電路(34)；

所述控制電路(31)接收四路所述電信號，并計算出所述偏移誤差，通過所述放大器(32)、所述加法運算電路(33)和所述減法運算電路(34)將所述偏移誤差反饋至所述激光器(11)、所述快速反射鏡(12)和所述慢速反射鏡(13)，并調節所述快速反鏡(12)，對所述信號光的位置偏移進行補償，直至所述X方向輸出的電流I_X和所述Y方向輸出的電流I_Y相等。

5.根據權利要求2所述的基于自由空間光通信的相干跟蹤系統，其特征在于，所述快速反射鏡(12)為大口徑振鏡，所述大口徑振鏡用于補償低頻率且大振幅的抖動；所述慢速反射鏡(13)為小口徑振鏡，所述小口徑振鏡用于補償高頻率且小振幅的抖動。

6.基于自由空間光通信的相干跟蹤補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：待測信號光經快速反射鏡(12)、慢速反射鏡(13)準直后與本振光通過分光鏡(14)生成兩路正交本振光和正交信號光；

S2：兩路所述正交本振光和所述正交信號光相干后分別輸出到兩個溝道正交的二元探測器(21)中，輸出四路電信號；

S3：若控制電路(31)不能接收所述電信號，或所述控制電路(31)能夠接收到所述電信號，但X方向和Y方向輸出電流值不同，說明位置探測產生偏移誤差，將所述偏移誤差反饋至所述快速反射鏡(12)、所述慢速反射鏡(13)和所述激光器(11)，并調節所述快速反射鏡(12)對所述信號光的位置偏移進行補償，直到所述信號光入射到所述二元探測器(21)的中心位置，此時X方向輸出的電流I_X和Y方向輸出的電流I_Y相等，則完成位置跟蹤。

7.根據權利要求6所述的基于自由空間光通信的相干跟蹤補償方法，其特征在于，四路所述電信號為：

其中，E_L,E_S分別為本振光和回波信號光強度；k₁,k₂為本振光在兩方向上的分量；k₃,k₄為信號光在兩方向上的分量；φ為本振光相位；ω_if為本振光與回波信號光的頻率差；t為時間自變量。

8.根據權利要求7所述的基于自由空間光通信的相干跟蹤補償方法，其特征在于，所述X方向輸出的電流I_X和所述Y方向輸出的電流I_Y分別為：